(中國石化管道儲運有限公司曹妃甸油庫，河北唐山 063200)
摘要：文中在調研中石化塘燕復線Φ711段管道的基礎上，從外腐蝕、內腐蝕兩個方面分析了該管道存在的腐蝕因素，證實了電化學、土壤、散雜電流、水、介質等因素的腐蝕作用，并根據實際需要，提出內外腐蝕兩方面的防護對策和預防措施，為管道完整性管理提供參考。
關鍵詞：埋地管道; 腐蝕; 防腐技術; 土壤；電化學
管道運輸已成為我國陸上油氣運輸的主要方式[1]。油氣長輸管道具有管徑大、運距長、壓力高、輸量大的特點，管內輸送的原油、天然氣均具有易燃易爆特性，一旦出現泄漏事故，會引發火災、爆炸事故[2]。我國長輸油管道多為埋地管道。腐蝕是長輸油氣管道事故的主要誘因。
目前，中石化管道儲運有限公司正在運營的原油長輸管道約6 400 km，管徑從Φ273～Φ914，管道使用的年限不同，管道材質、防腐層以及沿線地理情況不同；埋地管道深處地下，其腐蝕情況無法觀察到，當泄漏發生時不容易及時發現且不便維修。因此，需要結合埋地管道所處具體環境對腐蝕因素進行分析。
本文首先對塘燕復線Φ711段管道現狀進行調研。在此基礎上，具體分析腐蝕原因，提出防護對策，為埋地管道防腐工作提供借鑒。
塘燕復線Φ711段輸油管道2007年6月投產。本段管道起于天津港塘沽油庫，終到天津輸油站，全長41.43 km。全線采用密閉加熱輸送工藝，設計輸量2 000萬t/a，設計壓力4.2 MPa，設計溫度70 ℃。主管材材質一般線路段選用L415Φ711×9.5螺旋縫埋弧焊鋼管，穿跨越段選用L415Φ711×11.9直縫埋弧焊鋼管。
管道沿線的地形地貌多為沿海灘涂，周圍地區遍布鹽場曬鹽池、蒸發池。沿線碎石、渣土較多，土壤含鹽、堿較大，腐蝕性較強。
由于埋地管道所處的環境復雜，其腐蝕影響因素也不同。劉凱等將管道的腐蝕因素分為內外兩個方面[3]。本文即從外腐蝕、內腐蝕兩個方面，結合管道所處的具體環境，分析塘燕復線Φ711段埋地管道腐蝕因素。
2.1.1 電化學腐蝕
埋地金屬管道受電化學腐蝕影響。形成電化學腐蝕的充分和必要的條件是：有兩個電位不等的雙電層電池，有電解質存在，有構成電流回路的條件。只要具備以上3個條件，兩個電極間的電子就持續不斷地流動，較活潑的金屬就不斷地遭到腐蝕，直到把較活潑的金屬全部腐蝕才結束[4]。
由于鐵和雜質緊密地接觸，電化學腐蝕作用不斷進行。鐵變成鐵離子進入水膜，同時多余的電子移向雜質。水膜中的Fe2+和OH-結合，生成Fe(OH)2附著在鐵表面，鐵很快被腐蝕。該腐蝕實際上是在酸性較強的情況下進行的。在一般情況下，假如鐵表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，則在陽極也是鐵氧化成Fe2+，在陰極主要是溶解于水膜中的氧得到電子，所以介質中不僅H+能引起金屬腐蝕，含有氧時也能腐蝕。假如金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質溶液，都易于腐蝕。
2.1.2 土壤腐蝕
土壤腐蝕與管道材質、土壤鹽分、土壤含水量、土壤含氣量、土壤溫度有關。除上述因素外，土壤電阻率、土壤氧化還原電位、土壤酸度、土壤有機質、氣候條件等都會對金屬在土壤中的腐蝕產生不同程度的影響[5]。
塘燕復線Φ711段管道所在地是天津市濱海新區，屬于海洋性氣候。土壤、雨水中含有酸性、腐蝕性物質較多，土壤電阻率較低(經測試為1.5～3.45 Ω·m)，土壤腐蝕性較強，會對該段管道本體造成較大損害。
2.1.3 雜散電流腐蝕
雜散電流腐蝕包括直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似，其破壞區域比較集中，破壞速度比較大，對管道造成的腐蝕作用比自然腐蝕嚴重得多；交流雜散電流腐蝕是管道附近高壓電力線產生的二次感應交流電疊加在管道腐蝕電化學電池上產生的腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕性強。
埋地管道的內腐蝕是指金屬管道內壁因輸送介質的作用而產生的腐蝕，主要有水腐蝕和介質腐蝕[6]。由于長輸管道輸送介質多為氣、水、烴、固共存的多相流介質，長輸管道內壁腐蝕一般是上述兩種腐蝕共同作用的結果[7]。塘燕復線Φ711段管道輸送原油多為高含水含硫原油，常含有大量的CO2、硫酸鹽還原菌。這些因素的共同影響會令腐蝕效果顯著增強。
此外，管道的內腐蝕不僅是內部輸送介質因素共同作用的結果，還與管道本身的材質和制造因素以及管道在運行中的使用應力等有關。尤其是在管道彎頭、低洼積水處和氣液交界面，由于電化學腐蝕異常強烈，管壁大面積減薄或形成一系列腐蝕深坑，這些腐蝕深坑往往是厭氧的硫酸鹽還原菌大量繁殖的地方，因而也是管道易于內腐蝕穿孔的地方。
根據對塘燕復線Φ711段管道現狀調查分析，提出以下防護措施：
(1)外防腐埋地管道的防腐絕緣，一般分三級[8]：當土壤電阻率<20 Ω·m時采用特加強絕緣；20 Ω·m≤土壤電阻率<50 Ω·m時采用加強絕緣；當土壤電阻率≥50 Ω·m時采用普通絕緣。經測試，塘燕復線Φ711段土壤電阻率<5 Ω·m，應采用特加強絕緣。
(2)加強管道外防腐層日常管理，定期進行檢漏、修補。結合塘燕復線管道沿途地區復雜地貌和本地氣候特點，外防腐補口、補傷建議采用粘彈體防腐材料。粘彈體防腐材料現場施工簡單方便，通過調研和試驗驗證，適宜冬季補口施工作業[9]。
(3)建議調研具有良好防水效果的材料，如玻璃鋼等產品，對近水體段管道在潮濕環境中的防水層進行修復，以加強保護水體附近的管道。
防腐蝕工程中常用的環氧樹脂除單獨使用外，還能和不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂和呋喃樹脂等復合使用，構成復合結構，降低成本、提高產品質量，便于施工。
(4)管道近水體段應作為管道巡護必巡點，加強日常巡視、維護，雨后及時查看現場，發現問題及時處理。
(5)管道的雜散電流排流保護主要依賴陰極保護，即將被保護金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕。埋地管道陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法。因此，要加強陰極保護裝置的巡護，定期檢查陰極電纜和零位接陰電纜是否完好，按時記錄陰極保護站恒電位儀輸出數據、陽極地床接地電阻測試值數據，以及管道測試樁的保護電位。
塘燕復線Φ711段管道在輸送高含硫等原油時，建議加緩蝕劑，以減少油品對管道內壁的腐蝕。緩蝕劑可以混入油水中，在石油管道、設備任何接觸部位形成保護膜，成本低、安全可靠、使用方便。
管道防腐質量直接影響管道的使用壽命，如果沒有良好的防腐蝕措施，很容易發生泄漏，進而造成重大事故。
埋地管道的腐蝕可分為內腐蝕和外腐蝕。對于外腐蝕，通常設計合理管道防腐層，采用合適的外防腐材料進行預防和控制，同時也需要加裝陰極保護系統，抑制雜散電流的影響；對于內腐蝕，可以加入緩蝕劑，用以隔絕金屬與電解質。
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Corrosion Factors Analysis and Protection of Long-distance Buried Pipelines
FANG Yue-long
(Caofeidian Oil Deport, Pipeline Transportation and Storage Company, Sinopec, Tangshan 063200, China)
Abstract:In this paper, based on the research of the Φ711 section of Tanggu-Yanshan double pipeline of Sinopec, the pipeline corrosion factors from the external and inner corrosion were analysed confirming the corrosion effects such as electrochemical, soil, stray current, water and medium. The control countermeasures and preventive measures were put forward from the external and inner corrosion according to the actual need, which provide reference for pipeline integrity management.
Keywords:buried pipeline; corrosion; anticorrosion technology; soil; electrochemical
收稿日期：2017-03-11
中圖分類號：TE98
